KR20110055254A - 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 강도를 강화시키면서도 용이한 벤팅(venting) 구조를 갖는 이차 전지에 관한 것이다. 본 발명은, 전원이 충전 또는 방전되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 내부에 수용하여 밀봉되는 케이스를 구비하고, 상기 케이스가, 제1 커버, 및 제2 커버를 구비하고, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 사이에 마련되는 공간에 상기 전극 조립체가 수용되고, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버가 다른 소재로 이루어지고, 상기 제2 커버가 가해지는 압력에 대하여 상기 제1 커버보다 큰 강도를 갖는 이차 전지를 제공한다.

Description

이차 전지{Secondary battery}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파우치형 외장재 내부에 전극 조립체를 수용하여 밀봉하여 이차 전지를 형성하는 파우치형 이차 전지에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자 기기의 소형화 및 경량화가 급속하게 진전됨에 따라, 이들의 구동 전원으로 사용되는 전지의 소형화 및 대용량화에 대한 필요성이 증대되고 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로서, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지 보다 3배나 높고 단위 중량 당 에너지 밀도가 높아, 최근 휴대용 전자 기기의 전원으로 많이 사용되고 있다.
리튬 이차 전지는 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입(intercalation) 및 탈리(deintercalation)될 때의 산화 환원 반응에 의하여 전기 에너지를 생성한다. 리튬 이차 전지는 리튬 이온의 가역적인 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 양극과 음극의 활물질로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조할 수 있다.
한편, 이차 전지는 다양한 형태로 제조 가능하다. 이차 전지는 전극 조립체 를 수용하는 케이스의 외관에 따라 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 구분될 수 있다. 원통형 전지는 원통형의 알루미늄 캔을 케이스로 사용하고, 각형 전지는 각형의 알루미늄 캔을 케이스로 사용하고, 파우치형 전지는 박판의 파우치를 케이스로 사용할 수 있다.
본 발명은, 강도를 강화시키면서도 용이한 벤팅(venting) 구조를 갖는 이차 전지에 관한 것이다.
본 발명은, 전원이 충전 또는 방전되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 내부에 수용하여 밀봉되는 케이스를 구비하고, 상기 케이스가, 제1 커버, 및 제2 커버를 구비하고, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 사이에 마련되는 공간에 상기 전극 조립체가 수용되고, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버가 다른 소재로 이루어지고, 상기 제2 커버가 가해지는 압력에 대하여 상기 제1 커버보다 큰 강도를 갖는 이차 전지를 제공한다.
전지의 정격용량이 4Ah 내지 1000Ah인 중대형 규모가 될 수 있다.
상기 제2 커버가 상기 제1 커버보다 두꺼울 수 있다.
상기 제1 커버와 상기 제2 커버 각각이 서로 접착되어 상기 전극 조립체가 수용되는 공간을 밀봉하는 밀봉부를 구비할 수 있다.
상기 제1 커버와 상기 제2 커버 중의 적어도 어느 하나에 서로 마주보는 면에 상기 전극 조립체를 수용하는 공간부를 구비할 수 있다.
상기 제1 커버가, 금속성의 금속층, 상기 금속층의 외부를 향하는 면에 형성되는 외장층, 및 상기 금속층의 내부를 향하는 면에 형성되는 내장층을 구비할 수 있다.
상기 제2 커버가, 금속성의 금속층, 상기 금속층의 외부를 향하는 면에 형성되는 외장층, 및 상기 금속층의 내부를 향하는 면에 형성되는 내장층을 구비할 수 있다.
상기 제2 커버의 금속층이 상기 제1 커버의 금속층보다 두꺼울 수 있다.
상기 제1 커버의 금속층 두께가 40㎛ 내지 50㎛ 미만이고, 상기 제2 커버의 금속층 두께가 100㎛ 내지 250㎛가 될 수 있다.
상기 제2 커버가 상기 외장층의 외부를 향하는 면에 형성되는 제2 외장층을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 커버의 내장층의 융점이 상기 제2 커버의 내장층의 융점보다 낮을 수 있다.
상기 제1 커버의 내장층의 융점이 80℃ 내지 120℃이고, 상기 제2 커버의 내장층의 융점이 130℃ 내지 200℃가 될 수 있다.
상기 제1 커버의 내장층과 상기 제2 커버의 내장층의 서로 접촉되는 부분이 서로 열 융착되어 상기 전극 조립체가 수용되는 공간을 밀봉하는 밀봉부를 구비할 수 있다.
상기 제1 커버의 내장층이 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌 중합체를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제2 커버의 내장층이 폴리올레핀계 또는 무연신 폴리프로필렌(Casted Polypropylene: CPP) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene: PP)을 주성분 포함할 수 있다.
각각 내부에 상기 전극 조립체가 수용되는 2 이상의 상기 케이스가 적층되어 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 전원이 충전 또는 방전되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 내부에 수용하여 밀봉되는 케이스를 구비하고, 상기 케이스가, 제1 커버, 및 제2 커버를 구비하고, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 사이에 마련되는 공간에 상기 전극 조립체가 수용되고, 상기 제1 커버와 상기 제2 커버가 다른 소재로 이루어지고, 상기 제1 커버의 상기 제2 커버와 접하는 면의 융점이 상기 제2 커버의 상기 제1 커버와 접하는 면의 융점보다 낮은 이차 전지를 제공한다.
상기 제1 커버의 융점이 80℃ 내지 120℃이고, 상기 제2 커버의 융점이 130℃ 내지 200℃가 될 수 있다.
상기 제1 커버의 융점이 90℃ 내지 110℃가 될 수 있다.
상기 제2 커버가 상기 제1 커버보다 두꺼울 수 있다.
상기 제1 커버의 두께가 100㎛ 내지 150㎛ 미만이고, 상기 제2 커버의 두께가 150㎛ 내지 300㎛가 될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지에 의하면, 강도를 강화시키면서도 용이한 벤팅(venting) 구조를 가질 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 관한 실시예를 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지(10)의 외관이 도시되어 있다. 도 2에는 도 1의 이차 전지(10)의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 이차 전지(10)는 전극 조립체(100); 및 케이스(200, 300)를 구비한다. 전극 조립체(100)는 전원이 충전 또는 방전된다. 케이스(200, 300)는 상기 전극 조립체(100)를 내부에 수용하여 밀봉된다. 케이스(200, 300)는 제1 커버(200), 및 제2 커버(300)를 구비한다.
제1 커버(200)와 제2 커버(200)의 사이에 마련되는 빈 공간(220, 320)에 상기 전극 조립체(100)가 수용된다. 이때, 제1 커버(200)와 제2 커버(300)가 다른 소재로 이루어질 수 있다. 제2 커버(300)가 가해지는 압력에 대하여 제1 커버(200)보다 큰 강도를 갖는다.
이를 위하여, 제2 커버(300)가 제1 커버(200)보다 그 두께가 두껍게 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 커버(200)의 두께가 100㎛ 내지 150㎛ 미만이고, 상기 제2 커버(300)의 두께가 150㎛ 내지 300㎛가 될 수 있다.
이차 전지(10)는 제1 커버(200)와 제2 커버(300)로 박판의 파우치를 사용하여 전극 조립체(100)를 수용하는 케이스(200, 300)를 형성하는 파우치형 전지가 될 수 있다. 그 일 실시예로서, 제1 커버(200)로는 도 3에 도시된 바와 같은 일반 파우치가 적용되고, 제2 커버(300)로는 도 4에 도시된 바와 같은 고강도 파우치가 적용될 수 있다.
이차 전지(10)는 서로 다른 재질의 제1 커버(200)와 제2 커버(300)에 의하여 케이스(200, 300)를 형성하고, 케이스(200, 300) 내부에 전극 조립체(100)를 수용 하여 밀봉한다.
즉, 제2 커버(300)로서 고강도 파우치를 사용함으로써, 이차 전지(10)를 장기간 사용하는 경우에도 파우치의 형상을 유지할 수 있으므로 전극 조립체(100)가 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이차 전지(10)를 장기간 사용하는 경우에도 전해액의 쏠림 현상을 방지할 수 있다. 또한, 이차 전지(10)의 제조 공정에서 전극 조립체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제1 커버(200)로서 제2 커버(300)로 사용되는 고강도 파우치보다 강도가 약한 일반 파우치를 사용함으로써, 고강도 파우치에 비하여 낮은 온도에서도 파단되어, 용이한 벤팅(venting) 구조를 확보할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 이차 전지는 도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 단위 전지 셀이 적층되어 하나의 배터리 시스템을 형성하는 전기 자동차(Hybrid-electric vehicle: HEV) 또는 전력 저장 시스템 등에 적용되는 중대형 배터리 시스템에 적용될 수 있다.
이 경우, 배터리 시스템(1)이 평균 방전 시 전류의 충방전률(C-rate)이 2C 이상 또는 20wh 이상의 소비 전력에 사용되는 4A 이상 또는 4Ah 내지 1000Ah의 정격 용량의 중대형 배터리 시스템(1)이 될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이 이차 전지(10)가 복수가 적층되어 하나의 배터리 시스템(1)으로 형성될 수 있다. 이 경우, 본 발명이 적용되는 이차 전지(10)를 사용하는 경우에 복수개의 셀 중에서 불량 셀만을 선별할 수 있다. 이때, 불량 셀만을 선별하여 제거함으로써, 전체 배터리 시스템(1)이 정상적으로 작동하도록 할 수 있다.
하나의 배터리 시스템(1)을 형성하는 복수개의 이차 전지(10) 중에서 이상이 발생한 이차 전지(10)에서 설정된 온도 예를 들어 80℃ 내지 120℃에 도달하면, 제2 커버(300)에 비하여 강도가 약한 제1 커버(200)가 파단되어 벤팅(venting)이 된다.
이때, 진공이 해제되어 외기가 이차 전지(10)의 내부로 유입되고, 외기에 포함된 수증기가 전극 조립체와 반응하여 전압 불균형이 발생하게 되고, 저항이 커지게 된다. 따라서, 이차 전지(10)의 내부에 별도로 설치되는 센서(미도시)에 의하여 불량이 발생된 이차 전지(10)만을 용이하게 선별할 수 있게 된다.
또한, 제2 커버(300)에 비하여 강도가 약한 제1 커버(200)가 벤팅(venting)되는 경우, 상대적으로 낮은 온도에서 폭발되므로, 인접하는 다른 이차 전지(10)에 영향이 적은 효과가 있다. 이때, 80℃ 내지 120℃에 도달하면 제1 커버(200)가 벤팅(venting)이 되는 실시예에서, 이차 전지(10)는 온도가 70℃ 이내에서 제어되도록 할 수 있다.
한편, 제1 커버(200)의 제2 커버(300)와 접하는 면의 융점이 제2 커버(300)의 제1 커버(200)와 접하는 면의 융점보다 낮도록 제1 커버(200)와 제2 커버(300)가 형성될 수 있다. 제1 커버(200)와 제2 커버(300)의 실시예가 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.
일 실시예로서, 제1 커버(200)의 융점이 80℃ 내지 120℃이고, 상기 제2 커 버(300)의 융점이 130℃ 내지 200℃가 될 수 있다. 이때, 제1 커버(200)의 융점이 90℃ 내지 110℃가 될 수 있다.
따라서, 이차 전지(200)의 온도가 제1 커버(200)의 융점인 80℃ 내지 120℃, 더욱 바람직하게는 90℃ 내지 110℃에 도달하면, 제2 커버(300)에 비하여 강도가 약한 제1 커버(200)가 파단되어 벤팅(venting)될 수 있다.
이차 전지(10)는 전극 조립체(100)와 전극 조립체(100)를 감싸서 밀봉하는 파우치형 케이스(200, 300)를 구비할 수 있다. 전극 조립체(100)는 제1 전극(112)과 제2 전극(114)과 그 사이에 세퍼레이터(113)가 개재되어 적층되거나 젤리 롤(jelly roll) 타입으로 권취되어 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체(100)의 각 전극판의 일 측으로부터 연장된 제1 전극탭(115) 및 제2 전극탭(116)은 그 표면에 보호 테이프(17)가 접착되어 파우치형 케이스(200, 300)의 외부로 일부 돌출되도록 설치될 수 있다(도 1 참조).
또한, 제1 커버(200)와 제2 커버(300) 각각에는 제1 커버(200)와 제2 커버(300)가 서로 접착되어 전극 조립체(100)가 수용되는 공간을 밀봉하는 밀봉부(230, 330)가 형성될 수 있다. 제1 커버(200)와 제2 커버(300) 중의 적어도 어느 하나의 서로 마주보는 면에 전극 조립체(100)를 수용하는 공간부(220, 320)가 형성될 수 있다.
제1 커버(200)와 제2 커버(300) 각각은 분리되어 서로 다른 재질로 커버 본체(210, 310)에 공간부(220, 320)가 형성될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 커버(200)와 제2 커버(300)에는 공간부(220, 320)가 각형으로 형성되고, 공간 부(220, 320)를 둘러싸도록 4면에 밀봉부(230, 330)가 형성될 수 있다.
이때, 제1 커버(200)와 제2 커버(300) 각각에 마련된 공간부(220, 320) 내부에 전극 조립체(100)를 수용하고, 제1 커버(200)와 제2 커버(300)를 서로 밀착시킨 상태에서 서로 마주보는 밀봉부(230, 330)를 열융착하여 밀봉함으로써, 파우치형 케이스(200, 300)를 형성할 수 있다.
도면에 도시된 실시예에서는 공간부(220, 320)가 제1 커버(200)와 제2 커버(300) 각각에 형성된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 제1 커버(200) 또는 제2 커버(300) 중의 어느 하나에만 형성되는 실시예도 가능하다.
제1 커버(200)와 제2 커버(300)가 다수의 층의 서로 다른 재질의 필름층이 적층되어 형성되는 판 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 커버(200)와 제2 커버(300) 각각에 별도로 공간부(220, 320)를 성형하지 아니하고도, 제1 커버(200)와 제2 커버(300)의 사이에 전극 조립체(100)를 위치시키고, 밀봉부(230, 330)를 밀봉함으로써, 파우치형 케이스(200, 300)를 형성할 수 있다.
도 3에는 도 1의 이차 전지(10)에서, 제1 커버(200)의 일 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 제1 커버(200)는, 금속층(232), 외장층(231), 및 내장층(233)을 구비할 수 있다. 금속층(232)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 외장층(231)은 금속층(232)의 외부를 향하는 면에 형성될 수 있다. 내장층(233)은 금속층(232)의 내부를 향하는 면에 형성될 수 있다.
도 4에는 도 1의 이차 전지(10)에서, 제2 커버(300)의 일 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 제2 커버(300)는, 금속층(332), 외장층(331), 및 내장층(333) 을 구비할 수 있다. 금속층(332)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 외장층(331)은 금속층(332)의 외부를 향하는 면에 형성될 수 있다. 내장층(333)은 금속층(332)의 내부를 향하는 면에 형성될 수 있다.
이때, 제2 커버(300)의 금속층(332)이 제1 커버(200)의 금속층(232)보다 두꺼운 것이 바람직하다. 따라서, 제2 커버(300)가 제1 커버(200)보다 가해지는 압력에 대하여 큰 강도를 가질 수 있다. 그 일 실시예로, 상기 제1 커버(200)의 금속층(232) 두께가 40㎛ 내지 50㎛ 미만이고, 상기 제2 커버(300)의 금속층(332) 두께가 100㎛ 내지 250㎛가 될 수 있다.
제2 커버(300)는 외장층(331)의 외부를 향하는 면에 형성되는 제2 외장층(334)을 더 구비할 수 있다. 그에 따라, 제2 커버(300)가 제1 커버(200) 보다 두꺼워지도록 하는 데 기여할 수 있다. 또한, 제2 커버(300)가 제1 커버(200)보다 가해지는 압력에 대하여 큰 강도를 갖도록 할 수 있다.
제1 커버(200)의 내장층(233)과 제2 커버(300)의 내장층(333) 각각의 밀봉부(230, 330)를 서로 열 융착함으로써, 케이스(200, 300) 내부에 전극 조립체(100)를 수용한 상태에서 케이스(200, 300)를 밀봉할 수 있게 된다.
따라서, 상기 제1 커버(200)의 내장층(233)의 융점이 상기 제2 커버(300)의 내장층(333)의 융점보다 낮게 설계되는 것이 바람직하다. 일 실시예로서, 제1 커버(200)의 내장층(233)의 융점이 80℃ 내지 120℃이고, 상기 제2 커버(300)의 내장층(333)의 융점이 130℃ 내지 200℃가 될 수 있다. 이때, 제1 커버(200)의 내장층(233)의 융점이 90℃ 내지 110℃가 될 수 있다.
따라서, 이차 전지(200)의 온도가 제1 커버(200)의 내장층(233)의 융점인 80℃ 내지 120℃, 더욱 바람직하게는 90℃ 내지 110℃에 도달하면, 제2 커버(300)에 비하여 강도가 약한 제1 커버(200)가 파단되어 벤팅(venting)될 수 있다.
한편, 상기 제1 커버(200)에는, 금속층(232)과 외장층(231) 사이 및 금속층(232)과 내장층(233) 사이에 각각 접착제가 개재되는 접착제층(234, 235)이 구비될 수 있다. 이때, 접착제층(234, 235)이 생략되고, 금속층(232), 외장층(231), 및 내장층(233)이 서로 직접 열 융착될 수 있다.
한편, 상기 제2 커버(300)에는, 금속층(332)과 외장층(331) 사이 및 금속층(332)과 내장층(333) 사이 그리고 외장층(331)과 제2 외장층(334) 사이에 각각 접착제가 개재되는 접착제층(335, 336, 337)이 구비될 수 있다. 이때, 접착제층(335, 336, 337)이 생략되고, 금속층(332), 외장층(331), 제2 외장층(334), 및 내장층(333)이 서로 직접 열 융착될 수 있다.
제1 커버(200)의 내장층(233)은 폴리에틸렌(Polyethylene: PE) 또는 폴리에틸렌 중합체를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2 커버(300)의 내장층(333)은 폴리올레핀(polyolefine)계 또는 무연신 폴리프로필렌(Casted Polypropylene: CPP) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene: PP)을 주성분 포함할 수 있다. 따라서, 제1 커버(200)의 내장층(233)이 제2 커버(300)의 내장층(333)보다 낮은 온도에서 녹을 수 있다.
금속층(232, 332)은 적정 두께를 유지하고, 외부로부터 내부로 수증기, 가스가 침투하는 것을 방지하며, 전해액의 누수를 방지하며, 이차 전치(10)의 외장 파 우치의 강도를 유지한다. 금속층(232, 332)은 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 및 망간(Mn)의 합금, 또는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 및 니켈(Ni)의 합금, 또는 알루미늄(Al) 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다. 다만, 본 발명은 그 재질을 한정하지 아니하나, 유연성이 좋은 알루미늄(Al)이 사용될 수 있다.
외장층(231, 331)은 금속층(232, 332)의 외부를 향하는 면에 소정 두께로 코팅(coating) 또는 라미네이팅(laminating)되어 형성될 수 있다. 내장층(233, 333)은 금속층(232, 332)의 내부를 향하는 면에 소정 두께로 코팅(coating) 또는 라미네이팅(laminating)되어 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 강도를 강화시키면서도 용이한 벤팅(venting) 구조를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 이차 전지에서, 제1 커버의 일 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 이차 전지에서, 제2 커버의 일 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 이차 전지가 복수가 적층되어 형성되는 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 이차 전지, 100: 전극 조립체,
200: 제1 커버, 300: 제2 커버.

Claims (23)

  1. 전원이 충전 또는 방전되는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 내부에 수용하여 밀봉되는 케이스를 구비하고,
    상기 케이스가, 제1 커버, 및 제2 커버를 구비하고,
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 사이에 마련되는 공간에 상기 전극 조립체가 수용되고,
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버가 다른 소재로 이루어지고,
    상기 제2 커버가 가해지는 압력에 대하여 상기 제1 커버보다 큰 강도를 갖는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    전지의 정격용량이 4Ah 내지 1000Ah인 중대형 규모의 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 커버가 상기 제1 커버보다 두꺼운 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버 각각이 서로 접착되어 상기 전극 조립체가 수용되는 공간을 밀봉하는 밀봉부를 구비하는 이차 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버 중의 적어도 어느 하나에 서로 마주보는 면에 상기 전극 조립체를 수용하는 공간부를 구비하는 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버가,
    금속성의 금속층,
    상기 금속층의 외부를 향하는 면에 형성되는 외장층, 및
    상기 금속층의 내부를 향하는 면에 형성되는 내장층을 구비하는 이차 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 커버가,
    금속성의 금속층,
    상기 금속층의 외부를 향하는 면에 형성되는 외장층, 및
    상기 금속층의 내부를 향하는 면에 형성되는 내장층을 구비하는 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 커버의 금속층이 상기 제1 커버의 금속층보다 두꺼운 이차 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 커버의 금속층 두께가 40㎛ 내지 50㎛ 미만이고, 상기 제2 커버의 금속층 두께가 100㎛ 내지 250㎛인 이차 전지.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 커버가 상기 외장층의 외부를 향하는 면에 형성되는 제2 외장층을 더 구비하는 이차 전지.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 커버의 내장층의 융점이 상기 제2 커버의 내장층의 융점보다 낮은 이차 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 커버의 내장층의 융점이 80℃ 내지 120℃이고, 상기 제2 커버의 내장층의 융점이 130℃ 내지 200℃인 이차 전지.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1 커버의 내장층과 상기 제2 커버의 내장층의 서로 접촉되는 부분이 서로 열 융착되어 상기 전극 조립체가 수용되는 공간을 밀봉하는 밀봉부를 구비하는 이차 전지.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 제1 커버의 내장층이 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌 중합체를 포함하여 이루어지는 이차 전지.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 제2 커버의 내장층이 폴리올레핀계 또는 무연신 폴리프로필렌(Casted Polypropylene: CPP) 또는 폴리프로필렌(Polypropylene: PP)을 주성분 포함하는 이차 전지.
  16. 제1항에 있어서,
    각각 내부에 상기 전극 조립체가 수용되는 2 이상의 상기 케이스가 적층되어 형성되는 이차 전지.
  17. 전원이 충전 또는 방전되는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 내부에 수용하여 밀봉되는 케이스를 구비하고,
    상기 케이스가, 제1 커버, 및 제2 커버를 구비하고,
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버의 사이에 마련되는 공간에 상기 전극 조립체가 수용되고,
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버가 다른 소재로 이루어지고,
    상기 제1 커버의 상기 제2 커버와 접하는 면의 융점이 상기 제2 커버의 상기 제1 커버와 접하는 면의 융점보다 낮은 이차 전지.
  18. 제17항에 있어서,
    전지의 정격용량이 4Ah 내지 1000Ah인 중대형 규모의 이차 전지.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 커버의 융점이 80℃ 내지 120℃이고, 상기 제2 커버의 융점이 130℃ 내지 200℃인 이차 전지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 커버의 융점이 90℃ 내지 110℃인 이차 전지.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 제2 커버가 상기 제1 커버보다 두꺼운 이차 전지.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 커버의 두께가 100㎛ 내지 150㎛ 미만이고, 상기 제2 커버의 두께가 150㎛ 내지 300㎛인 이차 전지.
  23. 제17항에 있어서,
    각각 내부에 상기 전극 조립체가 수용되는 2 이상의 상기 케이스가 적층되어 형성되는 이차 전지.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190023650A (ko) 2017-08-29 2019-03-08 주식회사 엘지화학 부분적으로 증가된 두께를 가지는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 이차전지
US10468638B2 (en) 2013-11-27 2019-11-05 Lg Chem, Ltd. Method for forming a pouch for a secondary battery
WO2022108397A1 (ko) * 2020-11-23 2022-05-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 파우치 케이스 제조방법, 이차전지 파우치 필름 및 이차전지 파우치 케이스
WO2022220467A1 (ko) * 2021-04-12 2022-10-20 삼성전자 주식회사 보호 테이프를 포함하는 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2023068671A1 (ko) * 2021-10-18 2023-04-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 디바이스

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101487092B1 (ko) 2012-07-11 2015-01-27 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 및 이를 포함하는 이차전지
KR20150049261A (ko) * 2013-10-29 2015-05-08 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이차 전지의 제조방법
JP6675147B2 (ja) * 2014-03-25 2020-04-01 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル
KR102233779B1 (ko) * 2014-09-17 2021-03-30 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP6697685B2 (ja) 2017-02-06 2020-05-27 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池および組電池

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001093496A (ja) * 1999-07-19 2001-04-06 Toshiba Battery Co Ltd 扁平電池の収容ケース及びそれを用いた電池パック
JP4720065B2 (ja) * 2001-09-04 2011-07-13 日本電気株式会社 フィルム外装電池及び組電池
JP2003272588A (ja) 2002-03-15 2003-09-26 Nissan Motor Co Ltd 電池モジュール
JP2004052100A (ja) * 2002-05-27 2004-02-19 Nippon Steel Corp 電池用外装材
JP3818232B2 (ja) * 2002-07-16 2006-09-06 日産自動車株式会社 積層型電池の外装ケース
JP4857742B2 (ja) * 2005-12-02 2012-01-18 ソニー株式会社 電池パック
US8722235B2 (en) * 2004-04-21 2014-05-13 Blue Spark Technologies, Inc. Thin printable flexible electrochemical cell and method of making the same
CN101615700B (zh) * 2005-01-21 2012-05-30 索尼株式会社 电池组件
TWI308806B (en) * 2005-01-21 2009-04-11 Sony Corp Battery pack
JP4639819B2 (ja) * 2005-01-21 2011-02-23 ソニー株式会社 電池パック
KR100601577B1 (ko) * 2005-03-24 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP4557920B2 (ja) * 2006-03-30 2010-10-06 株式会社東芝 非水電解質電池
US8415050B2 (en) * 2006-08-21 2013-04-09 Lg Chem, Ltd. Pouch-typed secondary battery with improved safety and excellent manufacturing process property
US8080328B2 (en) * 2006-11-21 2011-12-20 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Secondary battery module having connection breal off mechanism in case of abnormal battery operation
JP5228360B2 (ja) * 2007-04-12 2013-07-03 ソニー株式会社 電池パック
JP4979465B2 (ja) * 2007-05-31 2012-07-18 Fdk株式会社 非水系蓄電デバイス及びその製造方法、組電池
JP4458145B2 (ja) * 2007-10-15 2010-04-28 ソニー株式会社 電池パックおよびその製造方法
KR101054833B1 (ko) * 2007-10-29 2011-08-05 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 2차 전지 단위 셋 및 리튬 2차 전지 셋

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10468638B2 (en) 2013-11-27 2019-11-05 Lg Chem, Ltd. Method for forming a pouch for a secondary battery
KR20190023650A (ko) 2017-08-29 2019-03-08 주식회사 엘지화학 부분적으로 증가된 두께를 가지는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 이차전지
WO2022108397A1 (ko) * 2020-11-23 2022-05-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 파우치 케이스 제조방법, 이차전지 파우치 필름 및 이차전지 파우치 케이스
WO2022220467A1 (ko) * 2021-04-12 2022-10-20 삼성전자 주식회사 보호 테이프를 포함하는 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2023068671A1 (ko) * 2021-10-18 2023-04-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 디바이스

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Publication number Publication date
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